Contribution à la validation d’un modèle numérique du complexe crâne/cerveau. Approche par modèle physique contrôlé.

La commotion cérébrale est une dysfonction neurologique temporaire, conséquence de la réponse mécanique du cerveau lors d’un impact ou d’une accélération de la tête. La complexité mécanique du complexe crâne/cerveau a poussé au développement de modèles éléments-finis permettant de reproduire le comportement dynamique du cerveau et de le lier aux lésions observées. Ces modèles sont évalués à l’aide d’essais expérimentaux sur cadavres issus de la littérature. Ces essais fournissent un matériel riche, mais restent limité par les données disponibles et l’emploi de pièces cadavériques dont les propriétés mécaniques sont variables d’un spécimen à l’autre et la géométrie peu contrôlée. L’objectif de la présente thèse est de proposer une méthode alternative d’évaluation d’un modèle éléments-finis à géométrie paramétrée à l’aide de substituts physiques en impression 3D pour contrôler l’ensemble de l’évaluation.La méthode d’évaluation ainsi que les outils expérimentaux, analytiques et statistiques nécessaires ont d'abord été développés. La chaîne d’acquisition a été mise en place via un cas simple d’impact sur un échantillon sphérique reproduisant l’environnement du complexe crâne/cerveau, montrant une bonne reproduction qualitative du comportement. Pour le transfert à l’être humain, l’influence des structures internes a ensuite été étudiée numériquement grâce à un modèle à géométrie paramétrée. Ces études ont montré à la fois une influence de l’incisure tentorielle sur les niveaux de contraintes et un effet protecteur des régions centrales du cerveau par les ventricules pour certains cas. Cela montre qu’il est nécessaire de porter une attention particulière aux variations géométriques, et à la fabrication des structures internes, dont l’influence est importante.